Underwater Wireless Optical Communication is a key enabling technology for future space-air-ground-sea integrated networks. However, UOWC faces critical hurdles from spatial randomness and stringent energy constraints. These challenges fundamentally limit network lifetime and sustainability. This paper develops a comprehensive stochastic geometry framework to perform a differential energy analysis of UOWC links.Instead of relying on simplified models, we employ a three-dimensional truncated Poisson point process to accurately capture the anisotropic nature of the underwater environment, specifically the disparity between horizontal spread and vertical depth. It incorporates a Lambertian emission pattern, random receiver positions and orientations, and a realistic channel model with extinction effects. Under this model, we derive a full suite of closed-form expressions for key performance indicators. These include the nearest-neighbor distance distribution, expected received power, SNR, and BER. A principal and counter-intuitive finding of our analysis is an offset-pointing strategy. This strategy involves intentionally misaligning the receiver by a deterministically optimal angle. This approach maximizes the integrated received power across the aperture, contrary to the conventional pursuit of perfect alignment. We formulate and solve an energy-efficiency optimization problem. Our results demonstrate that this strategy enhances system robustness and yields substantial performance gains. Simulation results validate our analytical models. They show that the optimal offset strategy can reduce the required transmit power by nearly 20\% to achieve a target BER. This reduction directly translates into extended network lifetime and higher total data throughput. These findings offer a new design paradigm for deploying robust, cost-effective, and sustainable UOWC networks.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
科技前沿:新兴军事技术及其战术影响
专知会员服务
22+阅读 · 2025年7月30日
中文版 | 先进通信技术
专知会员服务
26+阅读 · 2025年7月17日
通信行业:智能低空通感网络白皮书
专知会员服务
15+阅读 · 2025年7月7日
《空天地一体化网络智能可靠无线通信增强研究》123页
专知会员服务
31+阅读 · 2025年4月2日
水下无人通信载荷技术综述与应用前景
专知会员服务
19+阅读 · 2025年3月30日
《非视距水下光学无线通信》156页
专知会员服务
28+阅读 · 2025年1月9日
【泡泡点云时空】PointConv: 3D点云的深度卷积网络
泡泡机器人SLAM
23+阅读 · 2019年6月12日
新年快乐!无人机测控通信自组网技术综述
无人机
31+阅读 · 2019年2月5日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
科技前沿:新兴军事技术及其战术影响
专知会员服务
22+阅读 · 2025年7月30日
中文版 | 先进通信技术
专知会员服务
26+阅读 · 2025年7月17日
通信行业:智能低空通感网络白皮书
专知会员服务
15+阅读 · 2025年7月7日
《空天地一体化网络智能可靠无线通信增强研究》123页
专知会员服务
31+阅读 · 2025年4月2日
水下无人通信载荷技术综述与应用前景
专知会员服务
19+阅读 · 2025年3月30日
《非视距水下光学无线通信》156页
专知会员服务
28+阅读 · 2025年1月9日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员